磨削之研磨拋光、磨粒流與（yǔ）珩磨的區別

1、磨粒流工（gōng）藝

磨料流加工(AFM)工（gōng）藝（yì）是理想的拋光（guāng）和去（qù）毛刺方法，特別是對於（yú）複雜的內部（bù）形狀和有挑戰的表麵加工要求。

磨粒流加（jiā）工技術（Abrasive Flow Machining，AFM）又稱為擠壓珩磨技術，起源於20世紀60年代，是一種區別於傳統機械加工的光整加工方法。利用具有一定黏（nián）性的流動磨料介質，在一定壓力作用下，通過引導（dǎo）流過工件的待加工表麵，磨料對材料形成擠壓並進行微量去除（chú），可以達到去除毛刺飛邊、孔口倒圓等加工效果（guǒ），重要的是（shì）可以降低待加工表麵的粗糙度值，實現光整加工（gōng）目的。得益於塑性極強的磨料，這種（zhǒng）加工（gōng）技術幾乎可以對任意形狀的表麵（miàn）進行光整加工，尤其是針對難以加工的複雜內腔（qiāng）表麵，能取得較（jiào）好的光整加工效果，近（jìn）年來這種技術（shù）在航空、航天、汽車（chē）和模具等行業得到了（le）廣（guǎng）泛應用（yòng）。

1—活塞　2—工件　3—夾具　4—缸體

1.1工藝係統

磨（mó）粒流，簡（jiǎn）單來說，就是一種通過半流體介質進行拋光去毛刺的工（gōng）藝，主要麵向內孔、以及不（bú）規則形狀的中小型工件。磨粒流拋光工藝（yì）包含三個核心要素，即軟磨（mó）料、夾具與PLC係統：

軟磨料

　　軟磨（mó）料（liào）是由非常細小的（de）硬質顆粒，混合相關（guān）液（yè）體，調製而成的半流體狀態的介質，磨料顆粒的（de）大小、硬度，以及半流體的粘稠度、遇熱後是否會黏貼工件（jiàn），是（shì）影響拋光（guāng）去毛刺質量的關鍵。磨（mó）料通常選材有碳化矽、白剛玉、金剛石等，根據各（gè）自的硬（yìng）度，對應（yīng）不同材質的工件。例如鋁製品（pǐn）、銅製（zhì）品工件，選用碳化矽磨料即可。而（ér）硬度較高的鎢（wū）鋼、合金鋼（gāng），選用白剛玉（yù）或金剛石更為合適。

工裝夾具（jù）

選用夾具的原因是，為（wéi）了提高工件拋光去毛（máo）刺的效率（lǜ）。一來，一款夾具上可以同時夾持多個工件，一次性加工。二來，使用工裝夾具後，退模換（huàn）工件時，不必每次（cì）校準，大大減少了停（tíng）機時間。

工裝夾具設計的關鍵在於，在提升效率的前提下（xià），如（rú）何保（bǎo）持工件均勻受（shòu）力，而不致於使工件壓（yā）傷。

PLC係統

　　PLC係統是整個磨（mó）粒流設備的控製中心，PLC係統設計地簡（jiǎn）潔、規範，既可以讓操作人員更快上手，減少培訓磨合時間，又可以減少設備故障率，延長設（shè）備使用壽命。

1.2磨（mó）粒流特（tè）點

(一)可加工內腔複雜的零件

(二)均勻性和重複性好

(三)可實現自動化生產

(四)生產效率高

(五)可控性及可預測（cè）性好

(六)加工表麵質好

1、研磨

研磨是將研（yán）磨工具(以下簡稱研具)表（biǎo）麵嵌人磨料或敷塗磨料並添加潤滑劑,在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸並做相對運動，通過磨料作（zuò）用，從工件表麵切去一層極（jí）薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準確的幾何形狀（zhuàng）和很高的表麵粗糙度（dù），這種對工件表麵進行（háng）最終精密加工的方法，叫做研磨。

1.1研（yán）磨（mó）的種類

濕研將液狀研磨劑塗敷（fū）或連續加注於研具表麵，使磨料(W14～W5)在被加工的產品與研具間不斷地滑動與滾動，從而實現對工件的切削。濕研應用較多。

幹研將磨（mó）料(W3.5～W0.5)均勻（yún）地壓嵌在研具表（biǎo）層上，研磨時需在研具表麵塗以少量的潤滑劑（jì）。幹研（yán）多用於精（jīng）研。

半（bàn）幹研所用研磨劑（jì）為糊狀的研磨膏，粗、精研均可采用。

1.2研磨的特點及應用範圍

設備簡單，精（jīng）度要求高（gāo）。

加工質量可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工麵與其（qí）他表麵之間的位（wèi）置精度。

可加工各種鋼、淬（cuì）硬（yìng）鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金、陶瓷、玻璃及某些塑料製品等。

研磨廣泛用於單件小批生產中加工各（gè）種高精度型麵，並可用於大（dà）批大量（liàng）生產中。

1.3研磨機理

研磨的實質是用遊離的磨粒（lì）通過研具對（duì）工件（jiàn）表麵進行包括物理和化學綜合作用的（de）微量切前，其速度很低，壓（yā）力很小，經過研磨的工（gōng）件可獲得0.001mm以內的尺寸誤差，表麵粗糙度一般能達到R.=0.4~0.1μm,最小可達Ra=0.012μm,表（biǎo）麵幾（jǐ）何形狀精度和一些位置精度也可進一步提（tí）高。 

盡管研磨已（yǐ）廣泛應用於機械加工中，並且獲得了最佳的工藝（yì）效果,但人們（men）對研磨過（guò）程的機理有多種觀點（diǎn）。

純切削說

這種觀點認為:研磨和磨削一樣，是一種純切削過程（chéng）。最終精度的獲得是（shì）由很多微小的硬磨（mó）粒對工件（jiàn）表麵不斷切削，靠磨粒的尖劈（pī）、衝擊、刮削和擠壓（yā）作用,形成（chéng）無數條（tiáo）切痕重疊、互相交錯、互相抵消的加工麵。它與磨削的差別隻是（shì）磨粒顆粒較細，切削運動不（bú）盡相同而已。這種觀點在實際過程中可以解（jiě）釋許多現象，也能指導工作。例如，研（yán）磨過程中使用的（de）磨料粒度一序比一序細，而獲得的精度則（zé）一序比一序高。但這種觀點解（jiě）釋不了用軟磨料加工硬材料，用（yòng）大（dà）顆粒（lì）磨粒卻能加（jiā）工出低粗糙度表麵的實例，顯然這種觀點不（bú）全麵。

塑性變（biàn）形說（shuō）

這種觀（guān）點認為在研磨時，表麵發生了級性變形。即在工件與研具表麵接觸運動中，粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作（zuò）用下被“壓平”，填充了低四處，而後形成極低的表麵粗糖度。住然而在研磨極軟材料(如鉛、錫等)時，產生塑（sù）性變形是有可能的;而用軟基體拋（pāo）光（guāng）硬材料(如光學玻璃)時，則很難解釋為塑性變形。實際上（shàng），工件在研磨前後有質量變化（huà），這說明不（bú）是簡（jiǎn）單的壓平過程。

化（huà）學作用說

這種觀點認為:被研磨表麵出現了化學變化過程。工件表麵活性物（wù）質在化學作用下，很快就形成了一層化合物（wù）薄（báo）膜;這層薄膜具有化學保護作用，但能被軟質磨料除掉。研磨過程就是工件表麵高凸部位形成的化（huà）合物（wù）薄（báo）膜不斷被除掉又很快形成的過程,最後獲得較低的表麵粗糙度。然而，顯微分析表明，經研磨的表層約有微米程度的破壞層。這說明研（yán）磨不僅（jǐn）是磨料去除化合（hé）物薄膜的不斷形成過程，並且對（duì）表（biǎo）麵層有切削（xuē）作用（yòng），而化學作用則加速了（le）研磨過程。顯然化學作用說也不全麵。

綜上所述，研磨（mó）過程不可能由一種觀點來解釋。事實上，研磨是磨粒對工件表麵的切削（xuē）、活性物（wù）質的（de）化學作用及工件表麵擠壓變形等綜合（hé）作用的結果。某一作用的主次程度取決於加工性質及加工過程的進展階段。

2、拋光

拋光是（shì）指利（lì）用機械、化學（xué）或電化學的作用（yòng），降低工件表麵粗糙度，獲得光亮、平整（zhěng）表麵的加工（gōng）方（fāng）法。主要是利用拋光工具和磨料顆粒等對（duì）工件表麵進行的（de）修飾加工。

2.1拋光的（de）分類

機械拋光

機械拋光是靠切削或使材料表麵發生（shēng）塑性變形而去掉工件表麵凸出部得到平滑（huá）麵的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，表麵質量要求高的可采（cǎi）用超精研拋的（de）方法。超精研（yán）拋是采用（yòng）特製的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工（gōng）件（jiàn）被加工表麵上，作高速旋轉運動。利用該技術可達到Ra0.008 μm的表麵粗糙度，是各種拋光方（fāng）法中表麵（miàn）粗糙度最好的。光學鏡片模具常采用這種方法。

化學拋光

化學拋光是材（cái）料在化學介質中讓表麵微觀凸出的部分較凹部分優先溶解（jiě），從而得到平滑（huá）麵。該方法（fǎ）可以拋光形狀複雜（zá）的工件，可以同時拋光很多工件，效率高。化學（xué）拋光（guāng）得到的表麵粗糙度一般（bān）為（wéi）Ra10 μm。

電解拋光

電解拋光基本原理與化學拋光相同，即靠選擇性溶解（jiě）材（cái）料表麵微小凸出部分，使表麵光滑。與化學拋光相比（bǐ），它可消除陰極反（fǎn）應的影響，效果較好。

超（chāo）聲波拋光

超聲拋光是（shì）利用工（gōng）具斷（duàn）麵作超聲波振動，通（tōng）過磨料懸浮液拋光脆硬材料的一種加工（gōng）方法。將（jiāng）工件放入磨料（liào）懸浮液（yè）中（zhōng）並一起置於超聲波場中，依靠超聲波的振（zhèn）蕩作用，使磨料在工件表麵磨削拋光。

流體（tǐ）拋（pāo）光

流體拋（pāo）光（guāng）是依靠流（liú）動的液體及其攜帶（dài）的磨粒衝刷工件表麵達到（dào）拋光的目的。流體動（dòng）力（lì）研磨是由液壓驅動，介質主要（yào）采用在較低壓力下流過性好的特殊化合（hé）物(聚合物狀物質（zhì）)並摻入磨料製成，磨料可采用碳化矽粉末。

磁研磨拋光

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對（duì）工件磨（mó）削加工。這種方（fāng）法加工效率高，質量好，加工條件容易控製。。

電火花超聲（shēng）複合拋光

為了提高表麵粗（cū）糙度Ra為1.6 μm以上工件的拋光速度（dù），采用超聲波與專用的高頻窄脈衝高峰值電流的脈衝電（diàn）源（yuán）進行複合拋光，由超聲振動（dòng）和電脈（mò）衝的（de）腐蝕同（tóng）時作用於工件表麵，迅速降（jiàng）低其表麵粗糙度。

2.2拋光的工（gōng）藝（yì）過程

粗拋

精銑、電火花加工、磨削等工藝後的表麵可以選擇轉速在35 000～40 000 r/min的旋轉表麵拋光機（jī）進行拋光（guāng）。然（rán）後是手工（gōng）油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。使（shǐ）用（yòng）順（shùn）序為180#→240#→320#→400#→600#→800#→1 000#。

半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次（cì）為：400#→600#→800#→1 000#→1 200#→1 500#。實際上#1 500砂紙（zhǐ）隻（zhī）用適於淬硬的模具（jù）鋼(52 HRC以上)，而不適用於預硬鋼，因為這樣可能會導致預硬鋼件表麵損（sǔn）傷（shāng），無法（fǎ）達到預期拋光效（xiào）果。

精拋

精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏（gāo）進行研磨，則通常的研磨順序是9 μm(1 800#)→6 μm(3 000#)→3 μm(8 000#)。9 μm的鑽石研磨膏和拋（pāo）光布輪可用來去（qù）除1 200#和（hé）1 50 0#號砂紙留下的發狀（zhuàng）磨（mó）痕。

4、珩磨

在對零件加工的過程（chéng）中，會使用到多種工藝，其中珩磨加工是對孔進（jìn）行（háng）精整加工的一種加工（gōng）方式。

珩磨工藝是一種以被加工麵（miàn）為導向，在一（yī）定（dìng）進給壓（yā）力下（xià），通過工具和零件的（de）相對運動去除加工餘量，其切削軌跡為交叉網紋的精（jīng）孔加工工藝。

3.1珩（héng）磨原理

珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上（shàng）的一條或多條（tiáo）油石，由漲開（kāi）機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，以便產（chǎn）生一定的接觸麵。同時珩磨頭（tóu）旋轉和往複運動。零件不動；或者（zhě）珩（héng）磨頭隻做（zuò）旋轉運動，工（gōng）件往複運（yùn）動，從而實現珩磨。

珩磨的（de）切削有三種模式：定壓進給珩磨、定量進給（gěi）珩磨、定壓-定量進給珩磨。

3.2珩磨加工的（de）特點：

加工精度高：特別是一些中小型通孔，圓（yuán）柱（zhù）度能達到0.001mm

表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利（lì）於潤滑油的存儲及油膜的保持。

加工範圍廣：主要加工各種圓（yuán）柱形（xíng）孔：通孔、軸向和徑向有間斷的孔

切削餘量少。

糾孔能力（lì）強（qiáng）：采用珩（héng）磨加工工藝可以通過去除最少加工餘量而極大地改善孔和外圓的（de）尺（chǐ）寸精度、圓度、直線度、圓柱度和表麵粗糙度。

3.3珩磨的切削過程（chéng）

定壓進給珩磨

定（dìng）壓進（jìn）給中，進給機構以恒定的壓力壓向孔壁，分三個階段（duàn）。

第一個階段是脫落切削階段，這種（zhǒng）定壓珩磨，開始時由於孔壁粗糙，油石（shí）與（yǔ）孔壁接觸麵積很小，接（jiē）觸壓（yā）力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表麵（miàn）因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結（jié）劑的磨耗（hào），使磨粒與粘結劑的結合強度下降，因而有的（de）磨粒在切削壓力的作用下自行脫落，油石麵即露出新磨粒（lì），此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段，隨著珩（héng）磨的進行，孔（kǒng）表麵越來越光，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積（jī）的接觸壓力下降，切削效率降低。同時切下的切（qiē）屑小而細，這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。

因此，油石磨粒脫落很（hěn）少，此時磨削不是靠新磨粒，而（ér）是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖（jiān）端負荷很大，磨粒易破裂、崩碎（suì）而形成新（xīn）的切（qiē）削刃。

第三（sān）階段為堵塞切削階段，繼續珩磨時油石和孔（kǒng）表麵的接觸麵（miàn）積（jī）越來越大，極細的切屑堆積於油石與孔壁之（zhī）間不易（yì）排除，造成油石堵（dǔ）塞，變得很光滑。因此油石切削能力極低（dī），相當於拋光。若繼續（xù）珩磨，油石（shí）堵塞嚴重而產（chǎn）生粘結（jié）性（xìng）堵塞時，油石完全失去（qù）切削能力並嚴重發熱，孔的精度和表麵粗糙度均會受到影（yǐng）響。此時應盡快（kuài）結束（shù）珩磨。

定量進給珩（héng）磨

定量進給珩磨時，進給機構以恒定的速度擴張進給，使磨粒強製性地切入（rù）工件。因此珩磨過程（chéng）隻（zhī）存在脫落切削和破碎切削，不可能產生堵塞切削（xuē）現象。

因為當油石產（chǎn）生堵塞切削力下（xià）降時，進給（gěi）量大（dà）於實際磨削量，此時珩磨（mó）壓力增高，從而使磨（mó）粒脫落、破碎（suì），切（qiē）削作用增強。

用此種方法珩磨時，為了提高孔精度和（hé）表麵粗糙度，最（zuì）後可用不進給珩磨一定時間。

定壓－－定量進給珩磨

開始時以定壓進給珩磨，當（dāng）油石（shí）進入堵塞切削階段時，轉換為定量進給珩磨，以提高效率。最後可（kě）用（yòng）不進（jìn）給珩磨，提（tí）高孔的精度（dù）和表麵粗糙度。